TW201629331A - 再生器及其製造方法 - Google Patents

Abstract

一種再生器及其製造方法，其製造方法包含下列步驟：半加工件製作步驟：將一多孔隙材料成形為一柱體之型態；成形步驟：以一熱切割手段切割該柱體，使該多孔隙材料被熱切割處熔融而結合定型成一塊材。

Description

再生器及其製造方法

本發明係關於一種再生器及其製造方法，尤指用於史特靈機、脈管冷凍機、脈管引擎、熱音引擎或冷凍機等能量轉換裝置內之再生器構造之改良及其製程改良。

目前常見的傳統史特靈機、脈管冷凍機、脈管引擎、熱音引擎或冷凍機等能量轉換裝置內所使用之再生器通常由孔質金屬組成。相關前案例如有美國專利公開編號US20120151912之「Heat engine regenerator and stirling engine using the regenerator」，如美國專利公開編號US20120151912之第三圖所示，其再生器是由多片網材逐層堆疊而成。

而再生器一般的製程是先將數百片網材依序堆疊後，再沖壓而成。製造過程為(1)開刀模、(2)將數百片網材以刀模沖壓成型、(3)將網材逐片堆疊入製具。但上述成形方式的再生器，一方面各網材間未連接固定，而容易在裝置運作時改變網材間網目的對應關係，穩定性較為不足；另一方面，由於網材數量較多，並不易逐片裝入製具，製造過程較為耗工耗時，裝卸上也多有不便之處。

爰此，為增進再生器使用的穩定性、製造良率、製造效率及裝卸的便利性，本發明人致力於研究，提出一種再生器製造方法，包含下列步驟：半加工件製作步驟：將一多孔隙材料成形為一柱體之型態；成形步驟：以一熱切割手段切割該柱體，使該多孔隙材料被熱切割處熔融而結合定型成一塊材。

進一步，該多孔隙材料為一金屬絲絨、彼此堆疊的複數網材、彼此堆疊的複數金屬絲絨之任一或組合。

進一步，前述複數網材至少有垂直的二周邊；在半加工件製作步驟中，使每一網材藉由該二周邊彼此對位。

在該半加工件製作步驟中，前述金屬絲絨先裝入一容器，而使前述金屬絲絨藉由該容器成形。

進一步，在該半加工件製作步驟及該成形步驟之間提供一初步成形步驟，在該初步成形步驟中係將該柱體施予一結合手段，該結合手段為一擴散焊接手段、一燒結手段、一電阻焊接手段之任一或組合。

進一步，該熱切割手段為一雷射切割手段、一電熱絲切割手段之任一或組合。

進一步包括一組合步驟，係重複該半加工件製作步驟及該成形步驟，以提供複數個塊材，且其中一塊材之種類與孔隙率和另一塊材之種類與孔隙率相異，接著堆疊前述塊材，以組合具孔隙率梯度變化的再生器。

進一步，在該成形步驟中，以該熱切割手段形成貫穿該柱體兩端的一貫穿孔，使每一網材或金屬絲絨相鄰該貫穿孔的周緣彼此連接。

本發明也是一種再生器，包含：彼此堆疊的複數網材或/及金屬絲絨，每一網材或/及金屬絲絨於周緣設一熔接部，前述複數網材或金屬絲絨的熔接部係彼此熔融連接而形成一塊材。

進一步，前述塊材的數量為複數個，並堆疊前述塊材，其中一塊材之種類與孔隙率和另一塊材之種類與孔隙率相異，以組合具孔隙率梯度變化的再生器。

進一步，前述塊材之孔隙率呈梯度變化。

進一步，該塊材有貫穿兩端的一貫穿孔，每一塊材有另一熔接部相鄰該貫穿孔，前述塊材的另一熔接部彼此熔融連接。

本發明的功效在於：

1.本發明之方法，係利用熱切割手段讓堆疊的網材或/及金屬絲絨在被切割的同時熔融並彼此結合，藉此增進再生器的結構強度，使再生器的裝卸更為便利。另一方面，製造上也不再需要另開刀模，藉此減少產品開發的成本。

2.本發明藉由熱切割手段增進再生器的結構強度，可避免再生器在使用過程中改變網材間網目與金屬絲絨間結構的對應關係，提昇產品使用的穩定性。

3.本發明藉由矩形的網材提供相對垂直的周邊，方便網材在堆疊時準確對位，一方面縮短製造所需的工時及人力成本，另一方面，也確保網材網目對位的準確度，提昇再生器製造的精度及品質。

4. 本發明藉由一容器，方便金屬絲絨在堆疊時準確對位與定型，一方面可控制堆疊密度與孔隙率，另一方面，也可提昇再生器製造的精度及品質。

5.本發明配合多個塊材的組合堆疊，將可隨不同使用需求堆疊不同孔隙率變化型態的再生器。

綜合上述技術特徵，本發明實施例再生器及其製造方法的主要功效將可於下述實施例清楚呈現。

先請參閱第一A圖至第一C圖及第二圖，係揭示本發明實施例再生器製造方法的流程示意圖及流程方塊圖，該再生器製造方法包含下列步驟：

半加工件製作步驟(S1)：提供複數網材(1)，並堆疊前述網材(1)而呈一柱體(10)。前述網材(1)的形狀最好為一矩形，以提供彼此垂直的二周邊(11)，方便在堆疊時，讓每一網材(1)的周邊(11)彼此對位。但並不以此為限，亦可為多邊形，主要目的在於提供對位的基準。而前述網材(1)通常為金屬網材，例如為不鏽鋼網材。

初步成形步驟(S2)，係將該柱體(10)施予一結合手段，該結合手段為一擴散焊接手段、一燒結手段、一電阻焊接手段之任一或組合。以初步固定該柱體(10)。所謂擴散焊接手段是將柱體(10)在一定溫度和壓力下保持一段時間，使前述網材(1)彼此接觸面的原子相互擴散形成聯接的焊接方法。燒結手段指利用高溫使各網材(1)的金屬顆粒互相結合的手段。該電阻焊接手段是指將該柱體(10)透過電極施加壓力，並利用電流通過前述網材(1)彼此的接觸面，進而利用產生電阻熱進行焊接的方法。

成形步驟(S3)：以一熱切割手段切割該柱體(10)，在該柱體(10)上切割出一塊材(10A)，而由方形柱體形成圓柱狀（但不以此為限，僅為例示），該塊材(10A)上的各網材(1)於熱切割處熔融而彼此結合定型。詳細而言，該熱切割手段為一雷射切割手段、一電熱絲切割手段之任一或組合。較佳的是，在該成形步驟中，以該熱切割手段形成貫穿該塊材(10A)兩端的一貫穿孔(12)，使每一網材(1)相鄰該貫穿孔(12)的周緣彼此連接。

併閱第三圖，藉此，即可使每一網材(1)於周緣形成一熔接部(13)，以彼此連接，另該塊材(10A)形成有貫穿兩端的一貫穿孔(12)，每一網材(1)形成有相鄰該貫穿孔的另一熔接部(130)，且每一前述網材(1)的另一熔接部(130)皆彼此連接定位。

併閱第四圖，最好是，更包括一組合步驟(S4)，係重複該半加工件製作步驟及該成形步驟，以提供複數個塊材(10A)(10B)(10C)(10D)(10E)，每一塊材(10A)(10B)(10C)(10D)(10E)的種類與孔隙率相異〔例如將每一塊材(10A)(10B)(10C)(10D)(10E)以梯度變化的孔隙率堆疊〕，接著堆疊前述塊材(10A)(10B)(10C)(10D)(10E)。藉此，即可隨不同需求堆疊不同種類與孔隙率的再生器。

另請參閱第五A圖至第五C圖，係揭示本發明之另一實施例，與上一實施例的差異，主要在於多孔隙材料改採用一金屬絲絨(2)，製造方法類似上一實施例，同樣經前述半加工件製作步驟、前述初步成形步驟及前述成形步驟，即可製造所需的塊材(20A)。亦可進一步經前述組合步驟，以隨不同需求堆疊不同種類與孔隙率的再生器。而前述初步成形步驟及前述成形步驟詳細技術內容請參閱上一實施例，在此不再以詳述。

值得一提的是，在半加工件製作步驟中可進一步提供一容器(3)，供前述金屬絲絨(2)裝入該容器(3)中而形成一柱體(20)，以藉由該容器(3)使前述金屬絲絨(2)堆疊形成特定的型態。

但要補充說明的是，上述實施例雖分別採用網材(1)及金屬絲絨(2)，但網材(1)及金屬絲絨(2)一同使用也是可行的方式之一，例如在二網材(1)之間設置前述金屬絲絨(2)，再經由前述半加工件製作步驟、前述初步成形步驟及前述成形步驟，亦可使網材(1)及金屬絲絨(2)於熱切割處熔融而彼此結合定型。

綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。

(1)‧‧‧網材

(10)(20)‧‧‧柱體

(10A)(10B)(10C)(10D)(10E)(20A)‧‧‧塊材

(11)‧‧‧周邊

(12)(22)‧‧‧貫穿孔

(13)‧‧‧熔接部

(130)‧‧‧另一熔接部

(2)‧‧‧金屬絲絨

(3)‧‧‧容器

(S1)‧‧‧半加工件製作步驟

(S2)‧‧‧初步成形步驟

(S3)‧‧‧成形步驟

(S4)‧‧‧組合步驟

[第一A圖]係本發明實施例複數網材彼此堆疊之半加工件製作步驟示意圖。

[第一B圖]係本發明實施例成形步驟中，進行熱切割之動作示意圖。

[第一C圖]係本發明實施例成形步驟中，柱體(10) 經熱切割成形為塊材(10A)之狀態示意圖。

[第二圖]係本發明實施例之步驟方塊示意圖。

[第三圖]係本發明實施例塊材(10A)之剖視示意圖。

[第四圖]係本發明實施例經組合步驟的再生器之剖視示意圖。

[第五A圖]係本發明實施例金屬絲絨於半加工件製作步驟之步驟示意圖。

[第五B圖]係本發明實施例成形步驟中，進行熱切割之動作示意圖。

[第五C圖]係本發明實施例成形步驟中，柱體(20) 經熱切割成形為塊材(20A)之狀態示意圖。

(1)‧‧‧網材

(10)‧‧‧柱體

(10A)‧‧‧塊材

(11)‧‧‧周邊

(12)‧‧‧貫穿孔

Claims (12)

1. 一種再生器製造方法，包含下列步驟： 半加工件製作步驟：將一多孔隙材料成形為一柱體之型態； 成形步驟：以一熱切割手段切割該柱體，使該多孔隙材料被熱切割處熔融而結合定型成一塊材。
2. 如申請專利範圍第1項所述之再生器製造方法，其中，該多孔隙材料為一金屬絲絨、彼此堆疊的複數網材、彼此堆疊的複數金屬絲絨之任一或組合。
3. 如申請專利範圍第2項所述之再生器製造方法，其中，前述複數網材至少有垂直的二周邊；在半加工件製作步驟中，使每一網材藉由該二周邊彼此對位。
4. 如申請專利範圍第2項所述之再生器製造方法，在該半加工件製作步驟中，將前述金屬絲絨置於一容器中，使前述金屬絲絨定型。
5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之再生器製造方法，其中，在該半加工件製作步驟及該成形步驟之間提供一初步成形步驟，在該初步成形步驟中係將該柱體施予一結合手段，該結合手段為一擴散焊接手段、一燒結手段、一電阻焊接手段之任一或組合。
6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之再生器製造方法，其中，該熱切割手段為一雷射切割手段、一電熱絲切割手段之任一或組合。
7. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之再生器製造方法，進一步包括一組合步驟，係重複該半加工件製作步驟及該成形步驟，以提供複數個塊材，且其中一塊材之種類與孔隙率和另一塊材之種類與孔隙率相異，接著堆疊前述塊材。
8. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之再生器製造方法，在該成形步驟中，以該熱切割手段形成貫穿該柱體兩端的一貫穿孔，使該柱體相鄰該貫穿孔的周緣彼此連接。
9. 一種再生器，包含： 彼此堆疊的複數網材或/及金屬絲絨，每一網材或/及金屬絲絨於周緣設一熔接部，前述複數網材或金屬絲絨的熔接部係彼此熔融連接而形成一塊材。
10. 如請求項9所述之再生器，其中，前述塊材的數量為複數個，並堆疊前述塊材，其中一塊材之種類與孔隙率和另一塊材之種類與孔隙率相異。
11. 如請求項10所述之再生器，其中，且前述塊材之孔隙率係呈梯度變化。
12. 如請求項9所述之再生器，其中，該柱體有貫穿兩端的一貫穿孔，每一網材或/及金屬絲絨有另一熔接部相鄰該貫穿孔，前述每一網材或/及每一金屬絲絨的另一熔接部彼此熔融連接。